數(shù)字校園解決方案

數(shù)字校園

解決方案Skyline產(chǎn)品中心2013年7月11-目錄1 行業(yè)背景 -1-2 平臺介紹 -1-2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu) -1-2.1.1 基礎(chǔ)設(shè)施層 -3-2.1.2 數(shù)據(jù)層 -3-2.1.3 平臺支撐層 -3-2.1.4 應(yīng)用層 -4-2.1.5 門戶層 -4-2.2 功能介紹 -4-2.2.1 三維瀏覽 -4-2.2.2 信息展示 -7-2.2.3 查詢搜索 -7-2.2.4 路徑飛行 -9-2.2.5 動態(tài)標(biāo)注 -10-2.2.6 分析功能 -11-2.2.7 GPS導(dǎo)航 -14-2.2.8 視頻監(jiān)控 -15-2.2.9 多媒體管理 -16-2.2.10 快照功能 -17-行業(yè)背景數(shù)字時代的浪潮沖擊著當(dāng)今世界的每個角落，從數(shù)字地球、數(shù)字城市到數(shù)字校園，三維數(shù)字校園目前已成為高校信息化建設(shè)的熱點，成為展示高校形象和自身信息化技術(shù)能力的一個直觀的表現(xiàn)方式。三維數(shù)字校園是一種集數(shù)字化、信息化、可視化等多種技術(shù)為一體的校園計算機管理應(yīng)用系統(tǒng)。與傳統(tǒng)二維數(shù)字校園相比,三維數(shù)字校園能更真實地反映客觀世界。三維數(shù)字校園系統(tǒng)功能強大,不僅能通過互連網(wǎng)更直觀地展示校園風(fēng)貌,還能通過動態(tài)交互產(chǎn)生身臨其境的感覺,對提高校園管理水平等具有重要的現(xiàn)實意義。近年來,眾多高校已經(jīng)開始致力于通過不同的方式、利用各種語言或軟件構(gòu)建數(shù)字校園?！皵?shù)字校園”是指信息化的校園,或者說是校園的虛擬對照體。“數(shù)字校園”包括信息的獲取、處理和應(yīng)用,采取不同方式的遙感與非遙感手段獲得海量的校園數(shù)據(jù),并用計算機將它們和與之相關(guān)的其他數(shù)據(jù)以及應(yīng)用模型結(jié)合起來,在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中重現(xiàn)真實的校園。數(shù)字校園的內(nèi)容包括校園設(shè)施的數(shù)字化、校園網(wǎng)絡(luò)化、校園智能化和可視化等主要方面。校園現(xiàn)代化、智能化,需要構(gòu)建“數(shù)字校園”,它可以對過去進行反演,對現(xiàn)實進行決策,對未來進行預(yù)測。同時它還對整個校園規(guī)劃、校園管理方面發(fā)揮重大作用。平臺介紹系統(tǒng)總體架構(gòu)在系統(tǒng)設(shè)計過程中，采用了多層體系架構(gòu)模式，采用組件技術(shù)實現(xiàn)基礎(chǔ)模塊的可復(fù)用性，實現(xiàn)平臺的靈活性、開放性和可擴展性。系統(tǒng)設(shè)計采用COM和SOA架構(gòu)思想，以通用性、穩(wěn)定性為主導(dǎo)，進行分層設(shè)計和開發(fā)，橫向以功能類別為導(dǎo)向，縱向以服務(wù)內(nèi)容為導(dǎo)向，逐級設(shè)計，逐步細化各組件的顆粒度。設(shè)計中主要考慮以下幾點：（1）在設(shè)計時按應(yīng)用需求和功能合理劃分軟件的層次結(jié)構(gòu)，上層的實現(xiàn)基于下層的功能和數(shù)據(jù)，并且使同層間功能藕合度達到最小。（2）在同一層次結(jié)構(gòu)中，按功能相關(guān)性和完整性的原則，把邏輯功能和信息交換緊密的部分以及在同一任務(wù)下的處理過程放在同一功能組件包中。（3）功能組件與系統(tǒng)主控部分有很強的接口能力，使組件具有可拆卸性，以便于實現(xiàn)對單個組件的更新和不斷優(yōu)化。（4）可擴展性強，各功能模塊以組件式開發(fā)，以供將來應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)用，并方便今后的擴展開發(fā)。（5）盡量達到應(yīng)用層與功能層分離，應(yīng)用層只負責(zé)用戶界面和功能調(diào)用邏輯的實現(xiàn)，以大大簡化系統(tǒng)上各應(yīng)用的實現(xiàn)，并真正實現(xiàn)功能的共享。圖2-1系統(tǒng)框架設(shè)計整個系統(tǒng)架構(gòu)從邏輯上分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)支撐層和應(yīng)用層來組織。系統(tǒng)軟件設(shè)計采用分層架構(gòu)技術(shù)，以通用性、穩(wěn)定性定層次，同一層次以功能劃分包，以上層服務(wù)為導(dǎo)向，逐級設(shè)計，逐步細化系統(tǒng)組件的顆粒度?；A(chǔ)設(shè)施層基礎(chǔ)設(shè)施層提供系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、服務(wù)器設(shè)施、存儲設(shè)施、安全設(shè)施、輸入/輸出設(shè)施等，也包括保障這些硬件設(shè)施正常運行的基礎(chǔ)軟件環(huán)境（如：操作系統(tǒng)等），基礎(chǔ)設(shè)施層構(gòu)成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)施基礎(chǔ)，保證數(shù)據(jù)的安全存儲、高效管理和快速傳輸，也為整個軟件系統(tǒng)提供了安全、高效和穩(wěn)定的運行環(huán)境。數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)層在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準與技術(shù)規(guī)范的規(guī)定下，由基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)等組成。同時，數(shù)據(jù)層還包括空間數(shù)據(jù)間的邏輯維護組件。該層實現(xiàn)的數(shù)據(jù)訪問接口具有通用性的特點，可根據(jù)不同的權(quán)限配置訪問不同數(shù)據(jù)，以方便在上層領(lǐng)導(dǎo)實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問與共享的需要。平臺支撐層平臺支撐層包括底層平臺支撐層和GIS公共開發(fā)平臺。其中底層平臺支撐層是整個系統(tǒng)所依賴的GIS平臺、三維平臺和涉及到的其他相關(guān)技術(shù)平臺。包括地理信息系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)庫平臺、各類開發(fā)環(huán)境和管理工具等，平臺支撐層所采用的基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品構(gòu)成了地理信息系統(tǒng)運行的底層技術(shù)支撐環(huán)境。GIS公共開發(fā)平臺是基于ArcGISEngine/ArcGISServer和Skyline開發(fā)，是實現(xiàn)整個應(yīng)用的基礎(chǔ)和框架。除提供方便的開發(fā)模式外，還提供基本的業(yè)務(wù)分析和空間數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用功能模塊和組件，可以大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率。它綜合了多種關(guān)鍵技術(shù)部件，包括基礎(chǔ)GIS功能、專題圖生成技術(shù)、空間數(shù)據(jù)管理、元數(shù)據(jù)管理、日志管理、權(quán)限認證等。應(yīng)用層的應(yīng)用系統(tǒng)是在合理的軟件框架下根據(jù)應(yīng)用需要對GIS公共開發(fā)平臺中各類組件進行選取、編排和組合構(gòu)建而成。平臺中的組件秉承組件內(nèi)緊耦合、組件間松耦合的基本原則，使得組件之間的相互依賴盡可能降到最低限度，從而保證整合系統(tǒng)具有良好的靈活性、伸縮性和可擴展性。應(yīng)用層數(shù)字校園三維GIS地理信息系統(tǒng)既是學(xué)校日常領(lǐng)導(dǎo)辦公的監(jiān)管平臺，也是校園風(fēng)貌數(shù)據(jù)展示中心。其主要有三維瀏覽、信息展示、查詢搜索、動態(tài)標(biāo)注、路徑飛行、GPS導(dǎo)航、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)發(fā)布等相關(guān)展示與分析功能。門戶層建立在GIS公共開發(fā)平臺的“一體化”應(yīng)用開發(fā)與集成框架基礎(chǔ)之上，與具體應(yīng)用需求相結(jié)合，開發(fā)并集成各類應(yīng)用功能，通過“一站式”登錄門戶為用戶提供人性化的應(yīng)用界面。功能介紹三維瀏覽系統(tǒng)可以實現(xiàn)三維地圖的平移、縮放、俯仰、旋轉(zhuǎn)等基本操作。系統(tǒng)能提供靈活的、交互式的瀏覽漫游功能.系統(tǒng)可以通過鼠標(biāo)、鍵盤、操縱桿、控制面板或者任意組合方式來控制飛行的速度、高度視角，使得用戶可以靈活、便捷的在三維場景中瀏覽，操作簡單，易于使用。隨著鼠標(biāo)的移動顯示到達的地域名稱、狀態(tài)欄坐標(biāo)切換顯示。圖2-2控制面板示例通過鼠標(biāo)滾輪滾動方式或者左下方的工具條來自由縮放三維影像地球，可以從不同的高度來瀏覽窗口，并且可以直接定位到房屋、街道、城市、國家、全球的高度。圖2-3全球高度圖2-4城市高度系統(tǒng)可以通過鼠標(biāo)、鍵盤、操縱桿、控制面板或者任意組合方式來控制飛行的速度、高度視角，使得用戶可以靈活、便捷的在三維場景中瀏覽漫游，操作簡單，易于使用。隨著鼠標(biāo)的移動顯示到達的地域名稱、狀態(tài)欄坐標(biāo)切換顯示。地圖縮放通過鼠標(biāo)滾輪滾動方式或者左下方的工具條來自由縮放三維影像地球，可以從不同的高度來瀏覽窗口，并且可以直接定位到房屋、街道、城市、國家、全球的高度。平移通過鼠標(biāo)的點按動作，根據(jù)鼠標(biāo)移動的方向，實現(xiàn)對三維地球任意方向的平移；拖動通過鼠標(biāo)的點按動作，根據(jù)鼠標(biāo)移動的方向，實現(xiàn)對三維地球任意方向的拖拽；旋轉(zhuǎn)通過點擊旋轉(zhuǎn)按鈕，讓用戶以屏幕中心點為中心，做三百六十度環(huán)繞飛行，可從不同的角度查看目標(biāo)，以便更加全面的查看對象屬性；指北當(dāng)三維地球處于任何傾斜狀態(tài)時，指北功能能夠?qū)崿F(xiàn)對影像在3D窗口中的上方為地形的北方；居中通過鼠標(biāo)雙擊三維地球上的某一興趣點，向該興趣點移近，并使該興趣點自動在三維窗口居中顯示；信息展示基本信息展示對于系統(tǒng)中三維地形上任意一點，系統(tǒng)提供了基本信息查詢工具，可以查詢到該點的經(jīng)緯度坐標(biāo)、高程、地物類型等信息。如果查詢的是矢量信息，還可以顯示矢量數(shù)據(jù)自身的屬性字段。如下圖所示，查詢的是綠地的基本信息。圖2-5數(shù)據(jù)屬性查詢示意圖屬性信息展示對于三維場景中的特定區(qū)域、指定對象（文字標(biāo)注、建筑物等），系統(tǒng)能夠使用超鏈接技術(shù)，給其賦予屬性信息。該信息可以是網(wǎng)頁、應(yīng)用程序或者多媒體數(shù)據(jù)集。通過點擊觸發(fā)事件，進行屬性信息查詢。查詢搜索地物搜索系統(tǒng)支持多種方式進行地物搜索。地名數(shù)據(jù)查詢定位?？梢愿鶕?jù)行政區(qū)劃的名稱對地名數(shù)據(jù)查詢、定位。圖2-6興趣點定位示意圖重要校園景點或地標(biāo)地物的查詢與定位。根據(jù)關(guān)鍵字對校園景點或地標(biāo)地物進行查詢、定位。圖2-7熱點巡視示意圖信息查詢通過點選工具，可以拾取三維地形中任意一點的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程信息?？梢栽跔顟B(tài)欄上顯示鼠標(biāo)當(dāng)前位置的坐標(biāo)。實現(xiàn)空間信息與屬性信息互查，支持模糊查詢。地名查詢輸入查詢的地物名稱，系統(tǒng)通過模糊查詢，在查詢結(jié)果框中顯示所有的查詢結(jié)果，雙擊某地名，三維窗口居中顯示該地區(qū)。熱點查詢對已有興趣點（如校園著名景點）進行超鏈接編輯，點擊超鏈接即將視圖窗口定位到興趣點，減少文字輸入與點選操作。查詢結(jié)果定位用戶通過空間查詢和屬性查詢功能查詢到一個地物后，點擊查詢結(jié)果列表中的名稱后，居中顯示該物體，并顯示其屬性信息。坐標(biāo)定位輸入地理坐標(biāo)進行三維場景的定位。提供經(jīng)緯度坐標(biāo)和用戶自定義坐標(biāo)兩種坐標(biāo)類型的輸入模式。坐標(biāo)實時轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)雙坐標(biāo)顯示。影像查詢功能給決策者提供簡便的獲取指定地點的影像。通過雙擊三維場景或者畫矩形框獲得該區(qū)域下所有影像目錄，選擇該目錄下的不同影像進行疊加、并列展示。路徑飛行路徑飛行包括系統(tǒng)設(shè)定路徑和用戶自定義路徑的飛行，ⅠⅡⅢⅣ動態(tài)標(biāo)注系統(tǒng)支持用戶自定義數(shù)據(jù)用來標(biāo)記感興趣的地標(biāo)、路徑或面區(qū)域，繪制立體多邊形、球體、圓柱、立方體、圓錐、棱柱、棱錐、廣告牌等基礎(chǔ)三維圖元，以及實時添加矢量數(shù)據(jù)等。圖2-8標(biāo)注示意圖分析功能系統(tǒng)能實現(xiàn)大多數(shù)的分析功能。如我們常見的距離量算、面積量算、體積量算、通視分析、日照分析等功能?？臻g距離地形或模型上兩點間直線距離。圖2-9水平測量示意圖水平距離地形或模型上兩點間水平面投影距離。垂直距離地形或模型上兩點間高程差（相對高度）。地表距離地形上兩點間地面實際距離。平面面積多邊形的水平投影面積。地表面積地形上多邊形的地面實際面積。挖填方以給定點的高程為基準高程，計算給定區(qū)域內(nèi)土方的挖方和填方量。圖2-10土方量計算兩點通視能對三維場景中兩點之間的可見性進行通視效果演示，并以不同顏色的線來表示通視性。綠色為可見，紅色為不可見。通視分析也就是選定特定地點作為視點位置，分析視線所能到達的范圍，這一功能可以用于分析某一個或某幾個建筑物是否會遮擋其他建筑物。圖2-11通視分析最佳路徑最短路線分析：根據(jù)道路的連通性，分析兩點之間直線距離最短的路線日照分析能夠根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)時間，反應(yīng)真實時間中城市的明暗變化，并能夠表現(xiàn)出建筑物不同面的明暗變化，對城市空間中建筑不同時間段、不同節(jié)氣的日照情況進行實時模擬。圖2-12日照分析示意圖ⅡGPS導(dǎo)航支持GPS跟蹤導(dǎo)航，讀取兩種方式的GPS數(shù)據(jù)：文件流和通過COM接口實時讀取GPS數(shù)據(jù)，終端設(shè)備設(shè)定好訪問接口即可連接。可以設(shè)置GPS點位的顯示標(biāo)志（如：標(biāo)簽、汽車、飛機或輪船），顯示的播放速度，以及視角的跟隨高度。室外跟蹤可以將GPS定位到校園內(nèi)外（如校車或校內(nèi)物資）上進行可視化監(jiān)控管理，同時對行駛（移動）路徑也可以進行合理分配與監(jiān)控管理，以防出現(xiàn)問題。圖2-13室外GPS跟蹤定位示意圖室內(nèi)跟蹤系統(tǒng)接入室內(nèi)無線定位系統(tǒng)，實現(xiàn)在Skyline三維地圖上無縫的、精確的定位，在室內(nèi)也可以無限制跟蹤導(dǎo)航。視頻監(jiān)控主要包括查找、查看、編輯、布局分析等功能。針對攝像頭查找功能，系統(tǒng)提供多個檢索選項，包括：坐標(biāo)點檢索，按名稱檢索，攝像頭型號檢索和模型位置檢索等。檢索完成后，用戶可以選擇檢索出的某攝像頭進入監(jiān)控畫面（畫中畫）。本系統(tǒng)可以與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相互連接。實現(xiàn)以下功能：攝像頭位置的查詢定位可以對攝像頭進行區(qū)域查詢，模糊查詢，周邊查詢。并且定位到某個攝像頭，查看攝像頭周邊地理信息。圖2-14視頻監(jiān)控圖示攝像頭實時視頻信息播放用戶可以通過在三維場景上點擊攝像頭直接調(diào)用視頻監(jiān)控接口，實時播放相應(yīng)攝像頭的視頻信息。自動標(biāo)示視頻監(jiān)控設(shè)備位置根據(jù)用戶指定地理位置，自動標(biāo)示出一定范圍內(nèi)的所有視頻監(jiān)控設(shè)備位置，以便用戶根據(jù)需要選擇最佳位置的視頻圖像。報警分析用戶可實時瀏覽監(jiān)控點，報警點，查詢監(jiān)控點、報警點的相關(guān)屬性信息。當(dāng)發(fā)生報警時能自動切換到事發(fā)地點，顯示報警效果，彈出相關(guān)視頻。結(jié)合在辦公樓內(nèi)部署的紅外探測等報警設(shè)備，實現(xiàn)對人員通過被檢測區(qū)域時的報警提示，并在三維場景中表示出來，提供管理員直觀了解布防區(qū)域的情況。圖2-15報警示意圖視頻行為分析對校園內(nèi)的相關(guān)運動目標(biāo)（人或物體）進行檢測、分類及軌跡追蹤，并根據(jù)制定的分析（觸發(fā)）規(guī)則，由系統(tǒng)自動分析、判斷運動目標(biāo)的行為信息，并將信息輸出到三維可視化系統(tǒng)中。多媒體管理能夠?qū)⒌叵陆ǎ?gòu)）筑物、地下管線等各類實體的圖片、視頻等多媒體資料保存到數(shù)據(jù)庫中，并能夠查詢。